KGP25010晶闸管中频加热电源设计.doc

1、江阴职业技术学院毕业设计说明书第 1 页 共 6 页摘 要本设计主要是分析由半导体二极管、晶闸管、大功率晶体管等元件组成的三相桥式可控整流电路、单相桥式并联逆变电路、保护电路以及继电器接触器控制电路等的工作原理和参数计算，并对整流触发电路和晶闸管中频电源等原理作专门的分析；其次，根据本次设计要求，利用系统软件绘制出了各个电路的原理图和曲线图，并附带了元器件列表。AbstractThe analysis is designed mainly by the semiconductor diode, thyristor. High-power transistors and other circui

2、t elements, the three-phase controlled rectifier bridge, parallel single-phase inverter bridge circuit. relay contactor control and protection circuit for the working principle and circuit parameters. IF triggered thyristor power rectifier circuit and also other principles for specialized analysis;

3、Second, under the current design requirements, use the software to map out the various circuit diagram and curves, and the components attached table.江阴职业技术学院毕业设计说明书第 2 页 共 6 页前 言感应加热是一种常见的加热方式，广泛用于金属冶炼、工件透热、淬火、焊接等工艺，也是电力电子技术的一个重要应用领域。感应加热电源分为中频电源、高频电源和超音频电源。一般对频率为10KHz以下的电源为中频电源。本设计共分为八章，第一章是对感应加热原理

4、的分析；第二章是对无铁心感应电炉对晶闸管中频电源输出的要求的分析；第三章是对主电路的分析；第四章是对整流触发电路的分析；第五、第六、第七章则是对并联逆变器的启动、保护系统和控制电路的原理分析，也包括它们的参数计算；而第八章则是做完本篇设计后所作的总结。为了更方便地了解所学知识，在附录中还附带了所涉及到的元气件的型号和参数。由于本人所学有限，所涉及的范围较窄，如果考虑的不够全面，望见谅！江阴职业技术学院毕业设计说明书第 3 页 共 6 页目 录绪论.5第一章感应加热的基本原理61.1 感应加热的基本原理61.2 感应加热电源的发展动态91. 3 感应加热电源技术的发展趋势11第二章无铁心感应电炉

5、对晶闸管中频电源输出的要求.132.1 对中频输出频率的要求132.2 对中频输出频率的要求132.3 大容量感应炉对中频电源的要求132.4 其他要求13第三章主电路的工作原理及参数计算143.1 晶闸管电源的工作原理143.2 三相全控整流电路的工作原理143.3 单相桥式并联逆变器的工作原理153.4 逆变电路的参数计算18第四章整流触发电路的工作原理214.1 对整流触发电路的基本要求214.2 触发电路的工作框图214.3 触发电路的电气原理图22第五章 并联逆变器的启动23第五章保护系统及保护器件的选择256. 1 限电流限电压电路256. 2 过电压过电流保护256.3 快速熔断

6、器，硒堆及阻容吸收保护256. 4 保护器件的选择25第六章继电器接触器控制电路29第八章 毕业设计及心得体会30第九章 致谢31附录参考文献江阴职业技术学院毕业设计说明书第 4 页 共 6 页绪论晶闸管是晶体晶闸管的简称，又称作可控硅整流管，它最大的特点是容量大、电压高、损耗小、控制灵便、易实现自动控制，是大功率电能变换与控制的较理想器件。由于通过它的单相电流可以很大，且能够采用弱电信号控制其开通，因而它自问世以来，使用极为广泛。随着半导体制造技术和变流技术的发展，相继成功研制出了可关断晶闸管（GTO） 、电力晶体管（BJT 或称 GTR） 、功率场效应管MOSFET、绝缘栅双极晶闸管（ I

7、GBT）以及新型的 MCT、SIT、功率集成模块 PIC、智能功率模块 IPM 等。目前，晶闸管在各工业部门应用都极为广泛，在中频加热方面的应用也很成功。本设计利用我们在课堂上所学的基本知识，从分析工作原理入手，逐步分析主电路、保护电路、参数的计算、保护系统等，使我们掌握了课堂设计的步骤，对中频加热电源有了较深入的了解。江阴职业技术学院毕业设计说明书第 5 页 共 6 页第一章 感应加热的基本原理1.1感应加热的基本原理晶闸管中频电源装置是一种利用晶闸管元件把三相工频电流变换成某一频率的中频电流的装置，主要是在感应熔炼和感应加热的领域中代替以前的中频发电机组。中频发电机组设备体积大，生产周期长

8、，运行噪声大，而且它是一种固定频率的设备，运行时必须随时调节电容的大小才能保持最大输出功率，这不但增加了不少中频接触器，而且操作起来也很繁琐。晶闸管中频电源与这种中频机组相比，除具有体积小、重量轻、噪声小、投产快等明显优点外，最主要还具有下列一些特点：1)降低电力消耗。中频发电机组效率低，一般为 8085，而晶闸管变频的效率为 9095，而且中频装置启动停止方便，在生产过程中短暂的间隙都可以随时停机，从而使空载损耗减小到最低限度(这种短暂的间隙，机组是不能停下来的)。2)中频电源装置的输出频率是随着负载参数的变化而变化的，所以保证装置始终运行在最佳状态，不必像机组那样频繁调节补偿电容。3)晶闸

9、管中频电源装置的部件大部分是电子器件，可以做成接插形式，出现故障易更换。4)晶闸管中频电源装置采用脉冲封锁保护，保护动作快。 5)晶闸管中频电源装置启动时无冲击电流，但要具备额定电流 57 倍的安全余量，这样就需要加大电源变压器的功率。6)但晶闸管中频电源也有不足的一面，如过载能力差，对电子元件要求高，使用维修需一定的技术水平。 晶闸管中频电源的应用按负载类型主要可分为以下几个方面： (1)金属熔炼 这是应用最广泛的一个方面。我国晶闸管中频电源的发展，开始于熔炼，可以熔炼各种碳素钢、合金钢以及用于提炼高纯度锌等各种有色金属。熔炼负载是中频电源最恶劣的负载，阻抗变化大，负载不稳定，但中频电源能够

10、非常理想地完成这个任务，最突出的优点是节省电能，另外起动方便，钢水平稳，涡流搅拌小，熔炼质量高。(2)在透热方面的应用 工件在加热过程中，对金属整体进行加热，工件可江阴职业技术学院毕业设计说明书第 6 页 共 6 页达到内外一个温度范围。还应用于金属材料的铸造、冲压、挤压、轧制等力n，工前的加热。(3)在热处理方面的应用 利用中频电流的集肤效应，来提高钢件的力学性能，使其具有较高的硬度和抗疲劳强度。 (4)在焊接方面的应用 中频电源可以用于焊接，具有焊接速度快，对周围的热影响小，不用酸洗来清除氧化皮等优点。我国晶闸管中频电源的系列型号根据不同的用途以不同的代号表示。中频无铁心感应炉的构造，主要由三部分组成：感应圈。通常由水冷却铜管绕制而成。坩埚。通常由石英等耐火材料捣制而成。炉料。可为各种金属的碎块。中频无铁心感应炉的基本工作原理是属于空心变压器的一种类型。感应圈相当于变压器的一次绕组，而坩埚内部的金属材料相当于变压器的二次绕组(即负载)。在一次绕组中通过中频电流时就在磁场作用下产生磁力线切割二次绕组，致使炉料中产生感应电动势，并在垂直于感应圈轴线的表面内产生感应涡流从而使炉料加热熔化。